（机械电子工程专业论文）面向中小型制造企业的信息化管理集成系统关键技术研究.pdf

面向中小型制造企业的信息化管理集成系统关键技术研究 摘要 本论文从产品零( 部) 件全生命过程中所涉及的各种类型的数据出发，提 出了基于过程集成思想的制造业信息化管理理念。以产品结构树为基础，对产 品从订单、设计、工艺设计、生产、销售、报废回收进行全生命周期内流程式 的管理。 根据集成系统各种格式数据共享要求及精度要求，结合中小型制造企业的 特点，本文重点研究了集成系统中设计过程、制造过程同生产管理的集成及其 相关的关键技术，并对c a p p 、e r p 系统的研究与设计作了具体的叙述。通过 产品特征技术、计算机网络技术、数据库技术，构建了产品物料清单，对产品 在生命周期内所涉及到的各种格式数据进行采集与传输，从而实现企业运行过 程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物流有机集成并优化运行， 从而促进企业各个部门的生产效率。 关键词：信息化；产品结构树：特征技术；物料清单；国企业资源计划y 7 ， r e s e a r c ho n k e yt e c h n i q u e s o f i n t e g r a t e dm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e d o ns m a l la n dm e d i u m s i z e d m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s a b s t r a c t i nt h i sp a p e rw e p r o p o s e t h em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m b a s e do ni n t e g r a t e dp r o c e s st h o u g h t ，a c c o r d i n gt oa l lk i n d so f d a t ao f p r o d u c t p a r t si nt h e i rl i f ec y c l e b a s e do nt h ep r o d u c ts t r u c t u r et r e e ，t h i ss y s t e m c a r lm a n a g e t h ep r o d u c t si n c l u d i n go r d e r , p r o d u c td e s i g n ，p r o c e s sd e s i g n ，p r o d u c t i o n ，s a l e ，a n d r e c y c l e i t m a i n l ys t u d i e st h ek e yt e c h n i q u e o fi n t e g r a t i o no fp r o d u c td e s i g n ，p r o d u c t m a n u f a c t u r i n ga n dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，b a s e do n t h en e e do f s h a r i n ga l lk i n d so f d a t ao fi n t e g r a t e ds y s t e ma n dc h a r a c t e ro fs m a l la n dm e d i u m - s i z e dm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e ，a tt h es a m et i m e ，n a r r a t e ss p e c i f i c a l l yt h er e s e a r c ha n dd e s i g no fc a p p a n de r ea l ld a t ac a l lb et r a n s m i t t e dd u r i n gt h ep r o d u c tl i f ec y c l eb yt h eb i l lo f m a t e r i a lw h i c hi sc o n s t r u c t e dw i t hp r o d u c tf e a t u r et e c h n i q u e ，c o m p u t e rn e t w o r k t e c h n i q u e a n dd a t a b a s e t e c h n i q u e ，t o r e a l i z et h e i n t e g r a t i o n a n d o p t i m i z i n g o p e r a t i o nr e l a t e dt op e r s o n ，t e c h n o l o g ya n dm a n a g e m e n ti nt h ec o u r s eo fe n t e r p r i s e o p e r a t i o n ，t oi m p r o v e t h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c yo fa l le n t e r p r i s ed e p a r t m e n t s k e yw o r d ：i n f o r m a t i o n ，p r o d u c ts t r u c t u r et r e e ，f e a t u r et e c h n i q u e ，m a t e r i a lb i l l ， e r p 独创性声明 本人声明所足交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 磺究或粱e 据我凝戋耩，除了文中姆副翔以括注帮致瀣戆遗方并，论文中不包含萁 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 佥目b 工业太堂或其他教 育瓿季鑫的学位或证书丽馒角过的材料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示调 意。 学位论文作者签名：髻秀签字日期：。哆年占月7s 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 众肥工业太堂 有关保留、使用学位论文的规 定，有权像露荠囱露家有关部门或极均送交论文懿复印 牛积磁盘，允诲论文蔹查 澜和借阅。本人授权一金殿工业太拦可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名絮袭弓 签字日期：瞬6 月7 目 学位论文作者毕监器去巍 工作单位： 通讯地址 副磁名浙峰 签字日期；噼g 月 目 电话 邮编 致谢 值此论文完成之际，首先要衷心地感谢我尊敬的导师谢峰副教授! 在三年 的研究生学习期间，无论是在科研工作中，还是生活中，谢老师给予了热心的指 导和悉，i i , 的照顾。特别在本论文的撰写过程中，导师不厌其烦、不遗余力地给予 指导和教诲，我所取得每一份成绩都是和导师的辛勤工作分不开的。导师严谨的 治学态度、丝不苟的工作作风和渊博的学识时刻激励着我奋发向上；导师对人 的平和、亲切，教会了我平易近人的待人处事方式。 衷心感谢深圳风华电信软件公司的王祥宗老师、刘明周博士后、张崇高老师、 沈维蕾老师的悉心指导，在课题前期的研究中指导我研究问题的方法，对我的工 作给予了大力的支持，为本论文的顺利完成打下了坚实的基础。在此，一并对工 艺教研室的李德宝、陈琳等同学给予的帮助深表诚挚的谢意。 特别感谢我深爱的、深爱我的妻子彭德惠，是她的无私的支持和奉献，帮助 我完成了研究生学业。 最后，谨以此文献给我深爱的父母、妻儿。 作者：柴秀云 2 0 0 3 年4 月 第一章绪论 随着全球市场竞争的出现，企业面临着越来越大的压力。如何在尽可能短的 时间内，用尽可能低的成本，生产出质量尽可能高的产品，已成为企业生存和发 展的重要条件。在这样的需求背景下，随着计算机技术、网络技术、制造技术的 快速发展，在世界企业领域先后提出和发展了多种先进制造管理系统。 i i 企业信息化的概念 2 l 世纪，人类进入了信息经济的时代。信息经济的出现和发展，是信息产 业化和产业信息化的结果，同时又进一步加速了产业和企业的信息化进程a 企业 信息化就是借助于计算机、互联网等先进技术为代表的信息手段，将企业的经营 及管理流程在线实现，并使企业管理层真正可以在线获得完整而明晰的“信息”。 随着互联网在全球的迅猛普及，大家谈论的更多的是电予商务，是企业e 化。以i n t e m e t 为代表的新技术产生，可是说是信息化建设几十年当中技术因素 的一项质变。互联网络、高性能硬件服务器、集群数据库技术、大型套装商务应 用的问世，使得我们可以站在一个更高的位置重新审视企业信息化建设。新兴技 术在计算机领域最终的认同和被企业界广泛的接受促进了新一轮管理变革，客观 上推动了全球经济一体化的发展，使企业的竞争环境发生了根本性的变化。企业 信息化的范围由此超越了狭义的e r p 或者c i m s 工程，进入全面信息化的时代川。 所谓全面信息化，主要体现以下几个方面： ( 1 )企业所有的信息可能并应该集中于一个单一的数据库之中，也即 企业数据中心。 ( 2 )企业的所有经营流程全部在线完成，没有手工作业进程。 ( 3 )所有业务数据经由系统处理，快速形成管理层所需商业智能。以 k p i ( 关键绩效指标) 、图表以及可追溯的报表形式呈现。 1 2 企业信息化的发展历程 随着科技进步和市场竞争的加剧，企业的战略中心发生了转移，从以前的 以企业自我为中心转向了以客户、以市场为中心的发展方向。 在6 0 年代，很多的企业围绕的是成本，在产品的成本上下工夫。在生产战 略上追求的是大批量、低成本，当时信息系统围绕着库存控制展开；到了7 0 年 代，追求的是速度，追求的是内部协调信息集成，当时提出了m r p 的概念；到 了8 0 年代，大家看到追求质量、追求工序控制、降低管理成本、提高管理绩效 的重要性，出现了m r f i i 、计算机集成制造技术( c i m s ) 和j i t 等管理模式， 这一切都促进了当时的企业信息化建设；到了9 0 年代，个性化需求大大提升， 要求企业必须有足够的应变能力，所以柔性制造( f m s ) 、优化供应链也就摆在 了企业管理的优先位置。企业应用超出了注重内部管理的e r p ，同时一些供应商 推出了c r m ，把企业的前台、后台结合起来，出现了e r p s c m 和c r m 相结合 的趋势。 1 3制造型企业信息化集成系统概况 计算机技术、信息技术的发展和应用，促进了制造企业生产力的提高，从 单纯的设计与开发开始到了现在集产品设计、制造、生产管理、企业管理于一体 的计算机集成制造系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，即c i m s ) 。 1 3 1c i m 和c l m s 工程概念 1 9 7 4 年美国约瑟夫、哈林顿博士首次提出了c i m ( c o m p u t e ri n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n g ) 的概念。它的内涵是借助计算机，将企业中各种与制造有关的技 术活动与系统集成起来，进而提高企业适应市场竞争的能力1 2 j 。其中强调了两点： ( 1 ) 企业各个生产环节是不可分割的，需要统一组织与安排“系统 的观点”。 ( 2 ) 产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程“信 息化的观点”。 c i m 是一种先进的哲理，一种颞的制造思想和技术形态，是信息技术与制 造过程相结合的生产自动化技术与科学。它将传统的制造技术与现代的信息技 术、管理技术、自动化技术和系统工程技术等有机结合，借助计算机( 硬、软件) ， 使企业产品在全生命周期中( 市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、制造、 支持，包括质量、销售、采购、发送、服务，以及产品最后报废、环境处理等) ， 把与各阶段活动有关的人组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价 值流有机地集成起来，实现企业制造活动中的计算机化、信息化、智能化、集成 优化，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企业的柔 性和敏捷性，使企业赢得市场竞争。 计算机集成制造系统是种基于c i m 哲理的计算机化、信息化、智能化、 集成化的制造系统，是企业生产活动全过程中各功能子系统的完美集成，即从市 场预测、经营决策、计划控制、工程设计、生产制造、质量控制到产品销售等支 持功能部门，合理地通过计算机网络结成一个整体，以保证企业内部信息的一致 性、共享性、可靠性、精确性和及时性。实现生产的自动化和柔性化，达到高效 率、高质量、低成本和灵活生产的目的f 2 7 。 1 3 2 c i m s 的组成 从广义上分析，c i m s 的组成包含三个要素，即人机构、经营与技术。 在三要素之间需解决四类集成问题： 2 ( 1 ) 使用技术以支持经营。 ( 2 ) 使用技术以支持人员工作和组织机构的运行。 ( 3 ) 人员设岗机构设置协调工作以支持经营活动。 ( 4 ) 统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行。 从总体功能的角度分析，c i m s 的组成主要包括四大部分，如图1 1 所示 它们是： ( 1 ) 经营管理子系统。 ( 2 ) 工程分析，设计子系统。 ( 3 ) 制造子系统。 ( 4 ) 支撑环境子系统 ( 即数据管理信息与通信子系统) 。 上述四个子系统的每一个均由 人员、硬件和软件组成。各个子 系统之间相互存在大量的信息交 换，需要统一规划与组织，以形 图1 - 1c i m s 组成图 成有机的动态的信息集成和物理集成。 从技术的分解的角度分析，c i m s 是一个跨多个学科的复杂大系统。c i m s 技术是基于现代管理技术、制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术、系 统工程技术的一门综合性技术。具体地讲，c i m s 综合并发展了企业生产各环节 有关的计算机辅助技术，即： ( 1 ) 计算机辅助经营管理与决策技术( 如m i s ，o a ，m r p , m r p i i ，e r p ) 。 ( 2 )计算机辅助分析与设计技术( 如c a d ，c a e ，c a p p , c a m ) 。 ( 3 )计算机辅助制造技术( 如d n c ，c n c ，r o b o t , f m c ，f m s ) 。 ( 4 )计算机辅助信息集成技术( 如n e d b ，c a s e ，a i ) 。 ( 5 ) 计算机辅助建模、仿真、实验技术。 ( 6 )计算机辅助质量管理与控制。 主要可分为如下子系统： ( 1 ) 产品设计与制造系统。 ( 2 )产品数据管理系统。 ( 3 ) 企业经营与决策管理系统。 1 3 3 国内外c i m s 的发展与现状 因为经济发达、科技进步，工业发达国家c i m s 起步比较早。早在8 0 年代 初，c i m 哲理已被人们普遍接受，c i m s 成为制造工业的发展热点。很多先进工 业国如美国、日本、德国、英国以及前苏联等都纷纷制订、实施c i m s 策略，迫 切需要采用能提高生产率、提高质量、降低成本、加快产品更新换代、满足多品 种小批量生产要求并迅速适应市场变化的现代化制造技术一- 柔性计算机集成制 造技术。经过多年的努力与发展，取得了很大的成功。1 9 7 5 年，美国空军制订 了计算机辅助制造( a f c a m ) 计划；1 9 7 6 年在美国工程师学会计算机辅助制造 委员会( c o c a m ) 领导下制订了集成计算机辅助制造计划，即极其有名的i c a m 计划；1 9 8 5 年9 月，美国国防部制订了计算机后勤支援计划( c a l s ) ；1 9 8 6 年， 美国建立了“自动化制造研究实验基地( a m r f ) ”；1 9 8 4 年，欧共体制订了著 名的“欧洲信息技术研究发展战略计划( 即e s p r i t 计划) ”；9 0 年代初，日本 提出创议，由日本、美国、欧共体联合研究“智能制造系统”，作为开发2 1 世纪 制造工业新模式的重大措施，这是c i m s 技术的进一步延伸。 我国由于经济基础相对薄弱，科技水平相对不发达，在上个世纪8 0 年代中 期才开始启动c i m s 。1 9 8 6 年3 月，我国高技术研究开发计划( 8 6 3 计划) 中设 立了c i m s 主题。十余年来，在国家科技部( 原国家科委) 的直接领导和有关部 门的大力支持下，它以“发展高科技，实现产业化”为宗旨，围绕两个中心“提 高我国综合国力与企业市场竞争能力”和“科技与经济结合，科技为经济服务”， 在1 万余名专家，技术人员、管理人员的不懈的努力下，立足国情、创新发展， 从早期的以信息集成为特征的计算机集成制造系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 概念开始，经历了企业信息集成化、过程集成优化、企 业间集成优化的发展阶段，走出了一条具有中国特色的现代集成制造系统 ( c o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m 简称c i m s ) 之路，在应用示范 工程，产品开发、重大关键技术攻关、应用基础研究等四个层次取得了重大进展 和丰硕成果【j l q 5 1 。 1 4 制造企业经营与决策管理系统概述 随着计算机技术、信息技术、制造技术的快速发展，全球制造企业的生产与 制造能力得到了巨大的提高。然而，在生产力迅速提高的同时，产生了大量的信 息孤岛和技术孤岛。为了更好地解决这些问题，许多年来，有关权威机构及专家 不断地提出新的管理理论和模式，如大规模定制、敏捷制造、流程再造等，从根 本上说，经历了物料需求计划( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，简称m r p ) 、制 造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ，简称m r pi i ) 、企业资源计划 ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，简称e r p ) 。如图l 。2 所示： 图1 - 2信息化管理系统的发展过程 4 | | 肿。e ；、 ；鑫磊辄矗 运 一决 力 量 人 质躺磊 焉 ；峨。 售 一 销产 生 存 库一 釉 | | 肿一m 1 4 1 物料需求计划( m r p ) 简介 m r p 的先驱是约瑟夫奥里奇和奥利弗怀特，他们在寻求更好的生产计划和 采购计划的过程中，提出生产计划订购物料应基于将来，而不是基于历史档案数 据【6 1 。历史档案数据只有在将来的生产情况与过去吻合时才有用。当生产计划和 需求变化很大时，便需要较高的安全库存以保证零件的供给。 在6 0 年代，随着计算机系统的发展，使得短时间内对大量数据的复杂运算 成为可能，人们为解决订货点法的缺陷，提出了m r p 理论，作为一种库存订货 计划_ m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e m sp l a n n i n g ) ，即物料需求计划阶段【7 】，或称基 本m r p 阶段。 m r p 的基本任务是：( 1 ) 从最终产品的生产计划( 独立需求) 导出相关物料( 原 材料、零部件等) 的需求量和需求时间( 相关需求) ；( 2 ) 根据物料的需求时间和生 产( 订货) 周期来确定其开始生产( 订货) 的时间。 m r p 的基本内容是编制零件的生产计划和采购计划。然而，要正确编制零件 计划，首先必须落实产品的出产进度计划，用m r p i i 的术语就是主生产计划 ( m a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l e ，m p s ) ，这是m r p 展开的依据。m r p 还需要知道 产品的零件结构，即物料清单( b i l lo fm a t e r i a l ，b o m ) ，才能把主生产计划展 开成零件计划：同时，必须知道库存数量才能准确计算出零件的采购数量。因此， 基本m r p 的依据是：( 1 ) 主生产计划( m p s ) ：( 2 ) 物料清单( b o m ) ；( 3 ) 库存信息。 它们之间的逻辑流程关系如图卜3 所示： 生产什么? p 调 需要什么? r 一 有什么? l 黼卜_ _ 一竺竺竺竺卜一库存信息l 【一 i t 【一 厂 图1 - 3m r p 逻辑流程图 m r p 的基本构成： ( 1 ) 主生产计划( m a s t e r p r o d u c t i o ns c h e d u l e ，简称m p s ) 主生产计划是确定每一具体的最终产品在每一具体时间段内生产数量的计 划。这里的最终产品是指对于企业来说最终完成、要出厂的完成品，它要具体到 产品的品种、型号。这里的具体时间段，通常是以周为单位，在有些情况下，也 可以是日、旬、月。主生产计划详细规定生产什么、什么时段应该产出，它是独 立需求计划。主生产计划根据客户合同和市场预测，把经营计划或生产大纲中的 产品系列具体化，使之成为展开物料需求计划的主要依据，起到了从综合计划向 具体计划过渡的承上启下作用。 ( 2 ) 产品结构与物料清单( b i l lo f m a t e r i a l ，b o m ) m r p 系统要正确计算出物料需求的时间和数量，特别是相关需求物料的数 量和时间，首先要使系统能够知道企业所制造的产品结构和所有要使用到的物 料。产品结构列出构成成品或装配件的所有部件、组件、零件等的组成、装配关 系和数量要求。它是m r p 产品拆零的基础。 ( 3 ) 库存信息 库存信息是保存企业所有产品、零部件、在制品、原材料等存在状态的数据 库。在m r p 系统中，将产品、零部件、在制品、原材料甚至工装工具等统称为“物 料”或“项目”。为便于计算机识别，必须对物料进行编码。物料编码是m r p 系 统识别物料的唯一标识。 1 4 2 制造资源计划( m r pi i ) 简介 m r p 系统的出现，使生产活动方面的各种子系统得到了统一。但这还不够， 因为在企业的管理中，生产管理只是一个方面，它所涉及的仅仅是物流，而与物 流密切相关的还有资金流。这在许多企业中是由财会人员另行管理的，这就造成 了数据的重复录入与存贮，甚至造成数据的不一致性。 于是，在八十年代，人们把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系 统集成为一个一体化的系统，并称为制造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e p l a n n i n g ) 系统，英文缩写还是m r p ，为了区别物料需求计划( 亦缩写为m r p ) 而记为l i 【r p i i 。 m r p i i 是在m r p 系统基础上发展起来的企业管理信息系统，主要侧重于企业 内部的人、财、物等资源的管理。m r pi i 的基本思想就是把企业作为一个有机整 体，从整体最优的角度出发，通过运用科学方法对企业各种制造资源和产、供、 销、财各个环节进行有效地计划、组织和控制，使他们得以协调发展，并充分地 发挥作用。 m r p i i 可以通过功能强大、速度快、存储能力强的计算机进行大量数据处理 和m r p 计算来实现。m r pi i 认为企业的业务活动不是独立的，而是一系列相关 的活动。计算机应用要更有效，必须集成并考虑企业每天的变化情况。m r p i i 综 合了m r p 和c r p ( c a p a c i t yr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，即能力需求计划) 思想，并 在“闭环”生产计划和控制上又大大提高了步。所谓“闭环”，是指执行车 间作业计划的结果实际计划完成情况反馈到计划系统并重排计划的过程。 当车间作业情况发生变化时，生产计划和控制使会相应地变化。由此，生产计划 系统可以考虑生产现场的实际问题，而不是一个理想的计划系统。 6 大多数m r p i i 系统是由生产计划与控制、客户订单输入、物料采购、财务系 统集成的系统。在这种方式下，企业的整个管理可以通过集成的程序控制。 m r p i i 的逻辑流程图如图卜4 所示：在流程图的右侧是计划与控制的流程， 它包括了决策层、计划层和控制执行层，可以理解为经营计划管理的流程；中间 是基础数据，要储存在计算机系统的数据库中，并且反复调用。这些数据信息的 集成，把企业各个部门的业务沟通起来，可以理解为计算机数据库系统；左侧是 主要的财务系统，这里只列出应收帐、总帐和应付帐。各个联线表明信息的流向 及相互之间的集成关系。 图1 - 4m r p i i 逻辑流程图 决 策 层 决 镱 层 1 4 3 企业资源计划( e r p ) 简介 进入9 0 年代，随着市场竞争的进一步加剧，企业竞争空间与范围的进一步 扩大，8 0 年代m r p i i 主要面向企业内部资源全面计划管理的思想逐步发展为9 0 年代怎样有效利用和管理整体资源的管理思想，e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ) ”l 一企业资源计划也就随之产生。e r p 是在m r p i i 的基础上扩展了管 理范围，给出了新的结构。 决策层 e r p 是由美国加特纳公司( g a r t n e rg r o u pi n c ) 在9 0 年代初期首先提出的， 当时的解释是根据计算机技术的发展和供需链管理，推论各类制造业在信息时代 管理信息系统的发展趋势和变革。随着人们认识的不断深入，e r p 已经被赋予了 更深的内涵。它强调供应链的管理。除了传统m r p i i 系统的制造、财务、销售等 功能外，还增加了分销管理、人力资源管理、运输管理、仓库管理、质量管理、 设备管理、决策支持等功能；支持集团化、跨地区、跨国界运行，其主要宗旨就 是将企业各方面的资源充分调配和平衡，使企业在激烈的市场竞争中全方位地发 挥足够的能力，从而取得更好的经济效益。现阶段：融合其他现代管理思想和 技术，面向全球市场，建设“国际优秀制造业”( w o r l dc l a s sm a n u f a c t u r i n g e x c e l l e n c e ) 。这一阶段倡导的观念的是精益生产、约束理论( t o c ) 、先进制造 技术、敏捷制造以及现在热门的i n t e r n e t i n t r a n e t 技术“。 e r p 是将企业所有资源进行整合集成管理，简单的说是将企业的三大流：物 流，资金流，信息流进行全面一体化管理的管理信息系统。它在m r pi i 基础上 进行了以下几个方面改进： 融合其他现代管理思想和技术来完善自身系统，以提高系统的适应性 和优化生产过程。 建立在因特网内联网基础上的网络系统，将物料、设备、资金、人员 与信息结合为一体，充分发挥出整体系统效益。 通过把客户需求、企业内部制造活动和供应商资源整合在一起，形成 供应链。通过对供应链上所有环节进行有效管理，强调事前控制和系 统集成，就可以为企业提供质量、效益、客户满意、环境变化等战略 关键问题的分析。 从而体现了以客户为中心，面向供应链管理的现代管理思想。企业供应链 管理流程图如图卜5 所示： e r p 系统的基本构成 ( 1 ) 财务系统； ( 2 ) 人力资源系统： ( 3 ) 供应链系统； ( 4 ) 制造系统： ( 5 ) 市场营销： 图卜5 企业供应链流程图 其系统流程图如图1 - 6 所示 图卜6e r p 系统流程图 1 s课题来源、意义和主要研究内容 本课题是根据中小型制造企业的特点和需求并结合马鞍山回转支承厂企业 现状而进行的企业信息化改造项目。其主要任务是在计算机技术、网络技术和信 息技术的基础上，对企业进行需求分析的前提下，采用b p r ( 业务流程重组) 技术， 对企业的经营管理进行优化重组，构建一个涉及产品全生命过程的企业信息化集 成管理系统。本集成系统在原有c i m s 系统的理论基础上，引入了供应链管理理 念、客户关系管理理念、业务流程重组理念，创建了新型的、现代的c i m s 系统 s m a r t c i m s 。其中，系统的总体框架设计方案、集成系统中的一些关键技术 作为本人的硕士论文，包括s m a r t c i m s 系统总体框架平台的构建、产品物料清 单( b i l lo f m a t e r i a l ，简称b o m ) 的设计与实现、s m a r t c a p p 系统的设计与实现。 当前的c i m s 系统一般由以下系统组成，c a x 系统、p d m 系统、e r p 系统。 它们由不同的系统开发商各自承担。然而，由于c i m s 系统包括许多不同格式的 数据文件和文本文件，要达到各个系统之间的完全集成、不同系统之间数据的一 致性、数据共享，其过程难度和工作量很大，从而导致了“信息孤岛”现象的产 生。“信息孤岛”现象存在的主要问题表现f l l 】： 各应用系统的计算机开发环境不同，支撑技术不配套； 异地异构的数据相互独立难以互换，信息共享困难； 系统功能交叉重叠，增大开发成本，且导致数据的冗余和一不致性： 资源重用性差，业务管理落后： 9 数据信息提取管理困难，接口开发难度大： 短期内产生大量数据，维护困难，信息传递速度慢。 针对中小型制造企业的特点，如，企业规模小，经济基础薄弱、管理思想 落后、购销渠道不畅通、技术相对落后等，s m a r t c i m s 系统从厂内局域网入手， 实现网内信息资源的共享。从产品零( 部) 件全生命过程中所涉及的各种类型的 数据出发，以产品结构树为基础，对产品从订单、设计、工艺设计、生产、销售、 报废进行流程式的管理。各个流程严格执行上一步流程所提出的任务。通过对根 据流程中各自客户关系管理模式的执行，从原理上解决了数据共享和数据一致性 的问题，并能从根本上促进各个部门的生产效率。对于我国制造行业在竞争激烈 的世界市场内拥有一席之地具有重要的意义。 1 0 第二章s m a r t c i m s 系统的总体设计方案 根据当前c i m s 系统的理念、中小型制造企业对信息化系统提出的需求，我 们设计与开发了基于过程集成、技术集成思想的企业虚拟制造平台 一s m a r t c i m s 系统。 2 1s m a r t c i m s 系统的设计思想 随着科学技术的飞速发展，先进的管理技术在一个企业中具有极为重要的意 义，如果企业管理水平跟不上，再好的技术、装备、人才也难以有效的发挥作用， 产生应有的经济效益。随着市场竞争的变化和技术进步，企业管理技术也在不断 发展，管理新模式、新概念和新方法层出不穷。与此同时，随着信息技术在制造 工业中应用的不断深入，尤其是计算机集成制造c i m ( c o m p u t e ri n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n g ) 技术的出现，使得现代企业管理技术与制造技术更加密切结合， 构成了有机的集成系统。信息技术支持的集成化企业管理系统通过合理、系统地 管理企业和生产资源，能够最大限度地发挥企业设备、技术和人员的作用，最大 限度地产生经济效益。 作为我国8 6 3 计划中的重点，信息化管理技术在我国得到了广泛的发展与利 用。目前国内外关于企业信息化管理的研究有许多不同的看法，但是所有这些开 发与研究过程的目标都是为了缩短产品的开发周期，降低生产成本，充分利用企 业现有的资源，提高产品质量和生产效率，从而提高企业的市场竞争能力。综合 国内外当前i t 技术现状以及企业实际所需，我们设计了一套研究方案，即对低 层c a x 系统( c a d 、c a m 、c a e 等) 、p d m ( 产品数据管理系统) 、顶层e r p ( 企业资源计划) 进行集成管理的三层数据信息集成、过程集成、技术集成的计 算机集成制造系统s m a r t c i m s 系统，并解决了如下的问题： ( 1 ) s m a r t c i m s 系统总体框架平台的构建： ( 2 ) 制造企业经营与决策管理系统的设计与构建； ( 3 ) 集成环境下设计与制造管理系统的设计与构建； ( 4 ) 集成环境下各部门之间的信息传送与共享： ( 5 ) 企业级产品数据库的解决方案。 s m a r t c i m s 系统的主要设计目标：为中小型制造企业各主要部门提供一个 高度集成化的、容易掌握和使用的软件系统。企业的各相关部门可以在计算机辅 助技术帮助下，即时得到所需信息，从而充分利用企业资源，促进企业经营管理 优化，提高生产能力和生产效率，以致企业在激烈的市场竞争中处于有利的位置。 2 2s m a r t c i m s 系统的总体结构 根据s m a r t c i m s 系统的总体设计思想，构造了s m a r t c i m s 系统的总体结构 框架如图2 1 所示： 图2 - 1s m a r t c i m s 系统构成流程图 s m a r t c i m s 由构成流程图所示，s m a r t c i m s 系统由s m a r t c a p p 系统、c a x 系统、p d m ( 产品数据管理) 、s m a r t e r p 系统构成。b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ，即物料清单) ， 它是各个分系统之间的数据联接桥梁。其中，各个分系统功能如下： ( 1 ) 低层的c a x 系统：( c a d 、c a m 、c a e ) 当前的c a d 系统已经从过去的( c o m p u t e r a i d e dd r a w i n g ) 过渡为真正 的计算机辅助设计( c o m p u t e r a i d e d d e s i g n ) ，它包括了c a d ( 产品设计) 、 c a m ( 辅助加工) 、c a e ( 辅助分析) 等功能，为企业进行并行设计、异地 设计提供了可行的条件。企业可以通过虚拟设计平台上进行新产品研发，保 证产品设计的快捷性、有效性与可靠性，以最快的速度响应市场的需求。它 主要完成集成系统中的产品造型设计，向p d m 系统提供企业产品相关的设 计数据。 因为当前市场上的c a d 系统产品已经发展得比较成熟，s m a r t c i m s 系 统没有对产品设计层进行具体的研究和开发，而是启用当前的c a d 软件进行 产品的设计与开发，对所生成的数据进行集中管理。以达到集成系统数据共 享。 ( 2 ) s m a r t c a p p 系统 提供了企业各种类型的产品的工艺路线及相关的各种可能的加工方法。 s m a r t c a p p 系统根据产品的各种特征数据进行分析，从当前所拥有的各种工 艺数据库中得到所需的工艺知识，在此基础上进行工艺编辑，得到合理的工 艺决策。它向集成系统传递以下信息：产品的零件图、装配图；有关的设计 文件；零件的各种参数值；加工工艺路线、工序、工步、各种刀具、夹具、 模具、量具信息等。 ( 3 ) p d m 系统 用于管理与企业产品有关的数据及过程，它可以捕获产品在全生命周期中 1 2 的任何类型的数据。它面向制造企业，以产品为管理核心，以数据、过程、资 源为管理信息的三大要素。 ( 4 ) s m a r t e r p 系统 集成系统重要组成部分，它覆盖了企业中的各个部门，实现对产品的全生 命周期的信息化管理。e r p 系统与企业计划、供应、仓库、设备、质量、财务、 生产、销售及人力资源等业务部门均有联系。它从传统的以企业自我为中心转 向了以市场、以客户为中心、基于供应链管理的新型企业信息化管理模式。 s m a r t c i m s 系统界面如图2 - 2 所示： 图2 - 2 s m a r t c i m s 系统界面 2 3 s m a r t c i m s 系统的体系结构设计 随着计算机计算能力的提高、网络技术的发展以及企业对降低运算成本的 迫切要求，企业信息系统逐渐由集中式计算向分布式计算演进。客户机服务器 ( c l i e n t s e r v e r ，简称c i s ) 系统结构模式适应了企业当前的需求。所谓c s ，是 指在分布式计算环境中，进程之间“请求”和“服务”之间的合作关系。它包含 3 层含义： ( 1 ) c s 首先是一种合作关系； ( 2 ) c s 的作用对象是进程； ( 3 ) c s 关系的实质是请求和服务。 c l i e n t 向s e r v e r 发出请求服务，s e r v e r 根据服务请求完成相应的作业并将结 果送回给c l i e n t 。 c s 的关系示意图如图2 - 3 所示 网络 图2 - 3c l i e n t s e r v e r 关系图 s m a r t c i m s 系统采用了c s 系统结构模式，系统分为两个主要的子系统：客 户端应用子系统和服务端应用子系统。其中，客户端应用子系统主要负责 s m a r t c i m s 系统的一般日常工作，服务器端应用子系统主要负责客户端的登录验 证、流程监控及目志管理。系统的体系结构如图2 - 4 所示： 图2 4s m a r t c i m s 系统体系结构图 2 4 s m a r t c i m s 系统的数据库设计 根据c s 模式系统的特性和对产品数据信息一致性的要求，本课题采用了 一种c s 方式的单结点分布式数据库结构”】。所谓单结点是指所有数据放在一个 服务器结点上，这样减少了系统硬件开支，而且s m a r t c i m s 系统柔性增强。 s m a r t c i m s 系统的数据流程如图2 - 5 所示。 图2 - 5 s m a r t c i m s 系统数据流程图 1 4 在上图中，企业全局数据库，如产品数据库，知识库，设计数据库，工艺数 据库等，统一放在数据库服务器，由s q l j e r v e r 提供支持。各子系统的信息 交换与共享通过数据库接口a d o ( a c t i v e x d a t ao b j e c t 的简称) 向数据库服务器 发送和读取来实现。 2 5s m a r t c i m s 系统的开发环境 所开发的软件必须满足用户的要求：对于用户的软件和硬件系统的选择必须 是开放的，用户容易掌握与使用。因此，开发工具的选择和基础技术的应用具有 重要的意义。 2 5 i 开发工具的选择 在软件开发过程中，开发平台的选择必须符合实际的需求，而开发工具的选 择决定了软件开发的效率，对软件产品的维护及升级具有重要的意义。 ( 1 ) 开发平台的选择 由于w i n d o w s 操作系统具有使用方便，界面友好等优点，在我国得到了广泛 的应用。在中小型制造企业中也是如此，因此，本集成系统采用w i n d o w s 2 0 0 0 作为开发平台。 ( 2 ) 界面开发工具的选择 c + + 是大多数可视化编程人员选用的编程语言。本集成系统选用v i s u a l c + + 6 0 作为系统界面开发工具。这是因为基于w i n d o w s 2 0 0 0 平台上的v i s u a l c + + 6 0 目前综合性最高、最强大的软件开发工具之一，并且可以实现对基层设 备的控制及数据采集。 ( 3 ) 后台数据库的选择 数据库是一个统一管理的相关数据的集合。数据库的特点是能够被各种用户 共享，具有最小的冗余度，数据间有密切的联系但又有较高的对程序的独立性。 数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它提供了访问 数据库的方法，包括数据库的建立、查询及更新等。数据库管理系统的基本目标 是要提供一个可以方便地、有效地存取数据库信息的环境。当前常用的数据库软 件有许多，如m i c r o s o f ta c c e s s 、f o x p r o 、m i c r o s o f ts q ls e r v e r 、o r a c l e 、s y b a s e 等，它们各有各自的特点，适用于各自不同的场合。m i c r o s o f ta c c e s s 适用一些 数据操作相对简单、数据流量较小的场合。f o x p r o 一般用于财务报表、企业职 工工资薪酬的管理。o r a c l e 主要用于大型数据库软件的开发，开发成本较高，在 一些大中型企业中得到广泛的应用。m i c r o s o f ts q l _ s e r v e r 主要用于大中型数 据库软件的开发，由于微软公司的强大经济实力与技术实力，m i c r o s o r s q l _ s e r v e r 2 0 0 0 可以进行最快速的应用程序开发、并具有高度的可扩展性和 高可靠性，在我国数据库软件( 尤其是企业信息化软件) 开发中得到了广泛的应 用。根据市场现状并结合企业需求，本集成系统的后台数据库选用了m i c r o s o f t s q ls e r v e r 2 0 0 0 。 ( 4 ) 数据库访问方法的选择 数据库是非常复杂的软件，编写程序通过某种数据库专用接口与其通信是非 常复杂的工作，为此，产生了数据库的客户访问技术，即数据库访问技术【1 4 】。 数据库访问技术将数据库外部与其通信的过程抽象化，通过提供访问接口， 简化了客户端访问数据库的过程。目前w i n d o w s 系统上常见的数据库接口包括： o d b c ( 开放数据库互连) m f c ( m i c r o s o f t 基础类) o d b c 类 d a o ( 数据访问对象) r d o (